一种太阳能飞机超轻前缘结构及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种太阳能飞机超轻前缘结构及其制备方法，该结构中外蒙皮贴附于模具的内表面；第一胶膜贴附于外蒙皮的内表面；芯材贴附于第一胶膜的内表面；第二胶膜贴附于芯材的内表面；内蒙皮贴附于第二胶膜的内表面；加厚层沿内蒙皮的L向贴附在内蒙皮内表面的两侧；密封层覆盖芯材暴露的部分；在L向上，前缘结构的两端分别与外部太阳电池和薄膜蒙皮搭接。本发明专利技术中，通过选取超薄复合材料预浸料和降低泡沫厚度的方式对复合材料夹芯前缘结构进行减重，通过特定结构设计能够保证连接强度，利用阴模保证了外表面的光滑度，有效降低气动阻力；同时将芯材包裹在内部有效防止芯材与外界环境接触，提高其环境适应性。提高其环境适应性。提高其环境适应性。

【技术实现步骤摘要】
一种太阳能飞机超轻前缘结构及其制备方法


[0001]本专利技术属于太阳能飞机前缘
，特别涉及一种太阳能飞机超轻前缘结构及其制备方法。

技术介绍

[0002]由于临近空间太阳能飞行器需长时间航行，对升阻比更为敏感，升阻比降低将直接影响飞行器的飞行性能，包括降低飞行器爬升速度、降低飞行器升限、增大飞行器巡航阶段能耗、降低飞行器越夜高度以及降低飞行器航时等，最终可能导致飞行器无法完成指定任务。对于某一确定外形的无人飞行器而言，由于其升力面和阻力面均已确定，升阻比的降低主要来源于气动表面的光滑程度，特别是飞行器前缘部位对于气动阻力的影响最大，对前缘外表面的光滑度要求更高；而目前国内外太阳能飞行器前缘位置多采用蒙皮包裹泡沫前缘的结构形式，在蒙皮对前缘进行包裹过程中极易产生小的凸起，极大的增加了飞行器的气动阻力。而复合材料结构由于可以应用模具保证其贴膜面的光滑度，可以大幅降低气动阻力，但一般复合材料相对于泡沫结构重量较大。
[0003]因此，因此亟需太阳能飞机超轻前缘结构进行研究，使其满足气动阻力要求的前提下，结构重量与传统泡沫前缘的重量相当。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术中的不足，本专利技术人进行了锐意研究，提供了一种太阳能飞机超轻前缘结构及其制备方法，通过选取超薄复合材料预浸料和降低泡沫厚度的方式对复合材料夹芯前缘结构进行减重，通过特定结构设计能够保证连接强度，利用阴模保证了外表面的光滑度，有效降低气动阻力；同时将芯材包裹在内部有效防止芯材与外界环境接触，提高其环境适应性，从而完成本专利技术。
[0005]本专利技术提供了的技术方案如下：
[0006]第一方面，一种太阳能飞机超轻前缘结构，该前缘结构包括外蒙皮、第一胶膜、芯材、第二胶膜、内蒙皮、加厚层和密封层，其中，
[0007]所述外蒙皮贴附于模具的内表面；
[0008]所述第一胶膜贴附于所述外蒙皮的内表面；
[0009]所述芯材贴附于所述第一胶膜的内表面；
[0010]所述第二胶膜贴附于所述芯材的内表面；
[0011]所述内蒙皮贴附于所述第二胶膜的内表面；
[0012]所述加厚层沿内蒙皮的L向贴附在所述内蒙皮内表面的两侧；
[0013]所述密封层涂覆于前缘结构两侧，覆盖芯材暴露的部分；
[0014]在L向上，前缘结构的两端分别与外部太阳电池和薄膜蒙皮搭接。
[0015]第二方面，一种太阳能飞机超轻前缘结构的制备方法，用于制备上述第一方面所述的太阳能飞机超轻前缘结构，包括以下步骤：
[0016]步骤一：在模具内表面铺设外蒙皮；
[0017]步骤二：在步骤一中的外蒙皮的内表面铺设第一胶膜；
[0018]步骤三：在步骤二中的第一胶膜的内表面铺设芯材，芯材按照前缘点弧度进行加热预变形；
[0019]步骤四：在步骤三中的芯材的内表面铺设第二胶膜；
[0020]步骤五：用步骤三中的第一胶膜的L向两端对芯材和第二胶膜进行包裹并搭接；
[0021]步骤六：在步骤五中的第二胶膜内表面铺设内蒙皮；
[0022]步骤七：在步骤六中的内蒙皮的L向内表面两侧铺设加厚层；
[0023]步骤八：在步骤七中得到的制件内表面铺设脱模布，保证内表面平整度和方便后续脱模；
[0024]步骤九：对步骤八后形成的制件进行真空袋包覆，并在固化设备中固化、脱模；
[0025]步骤十：将步骤九后形成的制件修边，并在两边芯材位置处涂覆密封层。
[0026]根据本专利技术提供的一种太阳能飞机超轻前缘结构及其制备方法，具有以下有益效果：
[0027](1)本专利技术采用阴模成型，可保证前缘外表面光滑度，降低气动阻力；
[0028](2)本专利技术采用复合材料夹芯结构形式，可在保证前缘刚度的基础上，降低前缘结构重量；
[0029](3)本专利技术复合材料夹芯结构内蒙皮和外蒙皮均采用超薄复合材料，可在保证前缘强度的基础上，降低前缘结构重量；
[0030](4)本专利技术复合材料夹芯结构内蒙皮、外蒙皮与芯材连接采用网格式胶膜，可在保证连接强度的基础上，降低前缘结构重量；
[0031](5)本专利技术复合材料夹芯结构外蒙皮和加厚层分别采用不同复合材料预浸料，利用外蒙皮的韧性提高前缘协调变形能力，利用加厚层的粘接性能提高前缘与翼肋连接强度；
[0032](6)本专利技术内蒙皮和外蒙皮在L向两端相较于芯材各延长10-20mm，与太阳电池和蒙皮搭接，可起到顺气流和降低气动阻力的作用；
[0033](7)本专利技术中，外蒙皮、内蒙皮和密封层将芯材包裹在内部，有效防止芯材与外界环境接触，提高其环境适应性。
附图说明
[0034]图1示出本专利技术一种优选实施方式中太阳能飞机超轻前缘结构立体图；
[0035]图2示出图1中圆圈部分放大图；
[0036]图3示出本专利技术一种优选实施方式中太阳能飞机超轻前缘结构侧视图；
[0037]图4示出图3中圆圈部分放大图；
[0038]图5示出本专利技术一种优选实施方式中太阳能飞机超轻前缘结构俯视图；
[0039]图6示出本专利技术一种优选实施方式中第一胶膜结构示意图；
[0040]图7示出本专利技术一种优选实施方式中第二胶膜结构示意图。
[0041]附图标号说明
[0042]1-外蒙皮；2-第一胶膜；3-芯材；4-第二胶膜；5-内蒙皮；6-加厚层；7-密封层。
具体实施方式
[0043]下面通过对本专利技术进行详细说明，本专利技术的特点和优点将随着这些说明而变得更为清楚、明确。
[0044]根据本专利技术的第一方面，提供了一种太阳能飞机超轻前缘结构，如图1～5所示，该前缘结构包括外蒙皮1、第一胶膜2、芯材3、第二胶膜4、内蒙皮5、加厚层6和密封层7，其中，
[0045]所述外蒙皮1贴附于模具的内表面；
[0046]所述第一胶膜2贴附于所述外蒙皮1的内表面；具体的，第一胶膜2外表面紧密铺设于外蒙皮的内表面，并通过第一胶膜2的粘力与外蒙皮1粘接在一起；
[0047]所述芯材3贴附于所述第一胶膜2的内表面；具体的，芯材3的外表面紧密铺设于第一胶膜2的内表面，并通过第一胶膜2的粘力与芯材3粘接在一起；
[0048]所述第二胶膜4贴附于所述芯材3的内表面；具体的，第二胶膜4外表面紧密铺设于芯材3的内表面，并通过第二胶膜4的粘力与芯材3粘接在一起；
[0049]所述内蒙皮5贴附于所述第二胶膜4的内表面；具体的，内蒙皮5的外表面紧密铺设于第二胶膜4的内表面，并通过第二胶膜4的粘力与内蒙皮5粘接在一起；
[0050]所述加厚层6沿内蒙皮的L向贴附在所述内蒙皮5内表面的两侧；
[0051]所述密封层7涂覆于前缘结构两侧，覆盖芯材3暴露的部分。
[0052]在本专利技术一种优选实施方式中，所述模具为阴模，采用阴模进行制作，可以保证前缘外表面光滑，降低气动阻力。
[0053]在本专利技术一种优选实施方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种太阳能飞机超轻前缘结构，其特征在于，该前缘结构包括外蒙皮(1)、第一胶膜(2)、芯材(3)、第二胶膜(4)、内蒙皮(5)、加厚层(6)和密封层(7)，其中，所述外蒙皮(1)贴附于模具的内表面；所述第一胶膜(2)贴附于所述外蒙皮(1)的内表面；所述芯材(3)贴附于所述第一胶膜(2)的内表面；所述第二胶膜(4)贴附于所述芯材(3)的内表面；所述内蒙皮(5)贴附于所述第二胶膜(4)的内表面；所述加厚层(6)沿内蒙皮的L向贴附在所述内蒙皮(5)内表面的两侧；所述密封层(7)涂覆于前缘结构两侧，覆盖芯材(3)暴露的部分；在L向上，前缘结构的两端分别与外部太阳电池和薄膜蒙皮搭接。2.根据权利要求1所述的超轻前缘结构，其特征在于，所述模具为阴模。3.根据权利要求1所述的超轻前缘结构，其特征在于，外蒙皮(1)与模具外边缘对齐；和/或外蒙皮(1)采用单层超薄Kavlar织物预浸料或玻璃织物预浸料中的任意一种，优选为单层超薄Kavlar织物预浸料，密度为60～100g/m2。4.根据权利要求1所述的超轻前缘结构，其特征在于，所述第一胶膜(2)为网格式，第一胶膜(2)在L向两端留存有宽边，宽边用于翻折后包裹所述芯材(3)的外侧面及部分第二胶膜(4)的内表面，包裹第二胶膜(4)长度不大于5mm，除包裹用宽边外，第一胶膜(2)各部分宽度为4～6mm。5.根据权利要求1所述的超轻前缘结构，其特征在于，所述芯材(3)的密度为25-35kg/m3，厚度为1.5-2mm，外形尺寸略小于模具，在L向上与模具两边缘相距10-20mm，且边缘倒角30
°
～45
°
。6.根据权利要求5所述的超轻前缘结构，其特征在于，所述芯材(3)采用高韧性PMI泡沫或芳纶纸蜂窝中的任意一种，优选为高韧性PMI泡沫。7.根据权利要求1所述的超轻前缘结构，其特征在于，第二胶膜(4)为网格式，各部分宽度均为4～6mm；和/或所述第二胶膜(4)与芯材(3)的尺寸相同。8.根据权利要求1所述的超轻前缘结构，其特征在于，所述内蒙皮(5)选用两层0

【专利技术属性】
技术研发人员：王军，林谢伟，崔灿，郭懿霆，
申请(专利权)人：中国航天空气动力技术研究院，
类型：发明
国别省市：